химический каталог




Курс коллоидной химии

Автор С.С.Воюцкий

кривой седиментации.

Весьма интересный метод седиментационного анализа, хотя и требующий довольно сложного оборудования, разработали Н. А. Фигуровский и Т. Б. Гав*

г

рилова. Этн авторы применили для оседания дисперсной фазы сконструированные ими автоматические центробежные приборы, позволяющие определять размеры частиц высокоднсперсных систем (до 0,05 мкм при плотности дисперсной фазы 2—4 г/см3). С помещью этих приборов можно изучать кинетику оседания частиц и затем получать кривую распределения частиц по размерам.

\Ь7

Рис. Ш,8. Седименто-метр Вагнера:

/ — трубка для

суспензии, 2 —трубка для дисперсионной среды.

В заключение следует отметить ряд условий, ограничивающих применимость седиментационного анализа. Во-первых, основное уравнение седиментационного анализа (III,39) пригодно только для расчета размера сферических частиц. Для частиц, отличающихся по форме от сферических, уравнение (111,39) позволяет определить только так называемый эффективный, или эквивалентный радиус, т. е. радиус воображаемых сферических частиц, обладающих той же плотностью и оседающих с той же скоростью, что и частицы суспензии. Во-вторых, при седимента-ционном анализе с использованием уравнения (111,39) можно получить правильные результаты только в том случае, если частицы не сольватированы. Понятно, что влияние сольватации будет сказываться в тем большей степени, чем меньше размер частиц. Наконец, в-третьих, седиментационный анализ можно применять только тогда, когда частицы оседают раздельно друг от друга (когда концентрация системы не слишком велика) и когда они не образуют агрегатов.

Ультрацентрифуга и ее применение для дисперсионного

анализа

Как уже указывалось, под действием гравитационного поля оседают только достаточно крупные частицы. Коллоидные частицы под действием силы тяжести не седиментируют или седиментируют чрезвычайно медленно. Так, частицы кварца радиусом 0,1 мкм проходят при оседании путь в 1 см за 86,2 ч. Однако, заменяя гравитационное поле действием центрифуги с гораздо большим ускорением, в сотни тысяч раз превышающим ускорение свободного падения, можно заставить оседать достаточно быстро и коллоидные частицы. В частности, в центробежном поле с ускорением 105 g та же суспензия кварца должна оседать на 1 см всего за 3 с.

Использовать ультрацентрифугу для определения размера коллоидных частиц впервые в 1910 г. предложил А. В. Думанский. Шведский ученый Сведберг широко использовал эту идею, он разработал, ряд конструкций ультрацентрифуг для определения размера коллоидных частиц и молекул высокомолекулярных веществ, например белков.

Принципиальное устройство ультрацентрифуги показано на рис. III, 9. На приводимую в движение ось центрифуги 1 надет ротор 2— массивный диск, в котором имеются радиальные вырезы. В эти вырезы вставляются прочные кварцевые кюветы 3, в которые наливают исследуемую коллоидную систему. Ротор ультрацентрифуги, вращающийся с большой скоростью (десятки тысяч оборотов в минуту), окружен кожухом 4. В отдельных местах кожуха сделаны окошки, соответствующие вырезам ротора. Под нижним окошком кожуха помещен источник света 6, а над верхним окошком кожуха — фотокамера 5. При длительном вращении коллоидные частицы, если их плотность больше плотности

Рис. 111,10 Перемещение границы золь — дисперсионная среда в кюветах ультрацентрифуги при центрифугировании.

Рис. III, 9. Принципиальное устройство ультрацентрифуги:

1—ось; 2—ротор, 3—кварцевые кюветы; 4 —кожух; 5—фотокамера; 6 — источник света.

среды, отбрасываются центробежной силой к периферии. В результате этого в кювете появляется ближе к периферии слои концентрированного золя и ближе к оси вращения — слой осветлившейся жидкости. По мере центрифугирования первый слой уменьшается, а второй—увеличивается, пока не установится седи-ментационное равновесие или пока все частицы не осядут на дно. Путем фотосъемки через определенные промежутки времени можно проследить за передвижением границы между двумя слоями. Схематически эти снимки показаны на рис. III, 10.

При центрифугировании полидисперсной системы четкой границы, конечно, не образуется. Однако полученные снимки позволяют установить распределение концентраций дисперсной фазы в кювете.

При исследовании бесцветных и прозрачных золей перемещение границы или распределение концентраций в кювете приходится определять не с помощью обычных фотоснимков, а путем наблюдения за коэффициентом преломления золя в различных участках кюветы.

По данным, полученным тем или иным способом, можно вычислить скорость седиментации или найти седиментационное равновесие. На основании этого, в свою очередь, можно рассчитать молекулярный вес или размер частиц, подвергающихся седиментации.

Рассмотрим более подробно определение размера частиц по скорости седиментации в ультрацентрифуге. Для расчетов применимо уравнение, в общем сходное с обычным седиментационным уравнением (III, 38). Однако поскольку л при центрифугировании частицы, постепенно удаляясь от оси вращения, двигаются с переменной все возрастающей скоростью, в уравнении величина и должна быть заменена на dx/dx (где х — расстояние частицы от оси вращения). В то же время из механики известно, что ускорение в поле центрифуги равно <о2х (где © — угловая скорость). Тогда, очевидно, уравнение (111,38) в применении к ультрацентрифуге можно написать следующим образом:

Bdx/dt = v (р — p0)(o2JC (III, 44)

Разделяя переменные и интегрируя от Х\ до х2 и соответственно от 0 до т, можно получить:

Xi О

ln(x2/x,) = t> (р-р0)<йЧ/В (Ш, 45)

Принимая, что частицы имеют сферическую форму, и подставив соответствующее значение для В, получим:

In (х2/дг1) = 2г2 (р - р0) (й2тг/(9т|) (III, 46)

Решая это уравнение относительно г, можно написать:

(Ш,47)

2 (р — ро)ш2?

Пользуясь уравнением (111,47), можно рассчитать численный или молекулярный вес по перемещению в поле ультрацентрифуги сферических частиц на расстояние Х2 — Х\ за время т. Понятно, что для этого необходимо также знать величины т|, р, ро и со.

Уравнение (111,45) можно представить таким образом, что в правой части его будут находиться все постоянные величины, характеризующие исследуемую систему:

^(Р-М. -g—const (III, 48)

Выражение ln(#2/#i)/(T(o2) называют константой седиментации И обозначают через S. Константа седиментации может служить мерой «седиментируемости» данной системы.

Если известен коэффициент диффузии, то из соотношений = kTjB для диффузии и уравнения 5 = пг/В можно исключить

В и найти массу т, а следовательно, и численный или молекулярный вес. Такой способ определения численного или молекулярного веса особенно пригоден для систем, содержащих частицы, сильно отличающиеся по своей форме от сферической или сильно сольва-тированные. Это связано с тем, что величины S и D одинаково зависят от формы и степени сольватации частиц.

Размер коллоидных частиц, как уже указывалось, можно найти не только по скорости седиментации в ультрацентрифуге, но и определяя седиментационное равновесие. Для этой цели применяют

страница 26
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189

Скачать книгу "Курс коллоидной химии" (4.52Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
курьер на такси
права пациентов на бумаге и в жизни
rkfgfy клоп-2
афиша дианы арбениной 2017

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(24.09.2017)